Elementy kontaktowe
W programie dostępne są dwa modele materiałowe elementów kontaktowych. Można wybrać albo model sprężysty umożliwiający wykreślenie naprężeń kontaktowych przy założeniu sprężystego zachowania się wzdłuż elementu kontaktowego, albo model plastyczny. Model plastyczny bazuje na klasycznym modelu Mohra-Coulomba rozszerzonym o opcję wykluczenia naprężeń rozciągających.
Dlatego model ten nadaje się znakomicie do modelowania spękania tensyjnego. W pewnych rodzajach zastosowań, takich jak ścianki szczelne, model ten jest niezbędny do uzyskania wiarygodnych prognoz reakcji gruntu i konstrukcji.
Podstawowe parametry modelu to: spójność c, współczynnik tarcia μ i kąt dylatancji ψ. Parametry c i μ można również zdefiniować pośrednio, redukując parametry nośności gruntu c i tan(φ) w sąsiedztwie kontaktu. Jeżeli zakładany jest kontakt między dwoma ośrodkami gruntowymi (skalnymi), to do redukcji stosuje się ośrodek o niższych wartościach parametrów c i φ.
Wtedy, parametry kontaktu definiowane są następująco:
W przypadku braku lepszych danych dotyczących redukcji parametrów, można użyć następujących wartości. Dla konstrukcji stalowych w gruntach piaszczystych można zastosować parametr redukcji równy 2/3, natomiast dla iłów można zastosować wartość 1/3. W przypadku konstrukcji betonowych parametry te przyjmują zazwyczaj wyższe wartości. Zasadniczo, wartość parametrów redukcji powinna być niższa niż 1. Kąt dylatancji odgrywa tu taką samą rolę, jak w przypadku standardowych modeli gruntowych. Proszę pamiętać, że ustawiając wartość ψ = 0, zakładamy a priori sprężyste zachowanie się w warunkach rozciągania/ściskania. Tak więc, odkształcenie plastyczne ograniczone jest tylko do ścinania.
Dodatkowymi parametrami modelu materiałowego strefy kontaktowej są wartości sztywności sprężystej, w kierunku normalnym i stycznym - odpowiednio kn i ks. Można je przedstawić jako sztywności sprężyste wzdłuż danej warstwy granicznej. Prawidłowy dobór wartości tych parametrów nie jest zadaniem łatwym i zależy zwykle od rodzaju zadania. Problem można naświetlić odnosząc te sztywności do parametrów materiałowych gruntu w sąsiedztwie elementu kontaktowego. W takiej sytuacji, zastosowanie znajdują następujące związki:
gdzie: | t | - | zakładana (fikcyjna) grubość elementu kontaktowego (granicy) |
G | - | moduł sprężystości poprzecznej | |
E | - | moduł sprężystości Younga |
W przypadku odrębnych materiałów (E1, E2, G1, G2) przyjmujemy niższą wartość ks i kn.
Chociaż w przypadku zachowania całkowicie plastycznego wybór parametrów ks i kn nie jest kwestią podstawową, to wartości przypisane tym parametrom mają decydujące znaczenie dla rozwiązania zadania nieliniowego. Jeżeli wartości te będą zbyt wysokie (powyżej 100000 kN/m3) proces iteracji może oscylować. Z drugiej strony, ustawienie zbyt niskich wartości ks i kn (poniżej 10000 kN/m3) prowadzi do otrzymania nierealistycznych odkształceń konstrukcji.
Domyślnie ustawiona jest w programie wartość 10000 kN/m3.
Wizualizacja sztywności sprężystej